第九章链传动

1、第九章第九章 链链 传传 动动9-1 链传动的特点及应用链传动的特点及应用9-2 传动链的结构特点传动链的结构特点9-3 滚子链链轮的结构和应用滚子链链轮的结构和应用9-4 链传动的运动特性链传动的运动特性9-5 链传动的受力分析链传动的受力分析9-6 链传动的设计计算链传动的设计计算9-7 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑倍速输送链倍速输送链9-1 链传动的特点及应用链传动的特点及应用1. 链传动的组成链传动的组成 主、从动链轮主、从动链轮 链条链条2. 链传动的主要类型链传动的主要类型传动链类型之一：传动链类型之一：套筒滚子链套筒滚子链输送用平顶链输送用平顶链曳引链曳引链按

2、功能分按功能分1）传动链）传动链2）输送链）输送链3）曳引链）曳引链链传动的特点链传动的特点 具有中间挠性件的啮合传动。具有中间挠性件的啮合传动。按排数分按排数分1）单排链）单排链2）多排链）多排链ppt双排滚子链双排滚子链 三排滚子链三排滚子链2. 链传动的功率、转速范围和传动比链传动的功率、转速范围和传动比i功率功率:100 KW 以下以下, 转速：转速：Vmax15m/s , imax=83. 链传动的传动性质链传动的传动性质啮合传动啮合传动4. 链传动的使用场所链传动的使用场所 两轴相距较远，不宜采用齿轮的场所。一般放在传动系统的两轴相距较远，不宜采用齿轮的场所。一般放在传动系统的 低

3、速级。低速级。5. 链传动的优缺点链传动的优缺点优点优点1）无弹性滑动和打滑，具有准确的平均传动比；）无弹性滑动和打滑，具有准确的平均传动比； 2）传动效率高；传动效率高； 3）链条不需要像带那样张得很紧，压轴力较小；链条不需要像带那样张得很紧，压轴力较小； 4）结构紧凑；）结构紧凑； 5）能适应较为恶劣的工作环境，如高温、）能适应较为恶劣的工作环境，如高温、低速低速重载；重载；6）制造安装精度要求低，成本低廉）制造安装精度要求低，成本低廉7. 远距离传动（大中心距传动）时，比齿轮轻便。远距离传动（大中心距传动）时，比齿轮轻便。主要缺点为主要缺点为 1）两平行轴之间不能反向转动；）两平行轴之间

4、不能反向转动； 2）瞬时传动比不恒定；）瞬时传动比不恒定； 3）磨损后易跳齿；）磨损后易跳齿； 4）工作时有噪音；）工作时有噪音； 5）不宜在载荷变化大和急速反向传动中应用。）不宜在载荷变化大和急速反向传动中应用。本章重点讨论的内容本章重点讨论的内容传动链中的套筒滚子链传动链中的套筒滚子链9-2 传动链的结构特点传动链的结构特点（一）滚子链（一）滚子链1.滚子链的组成滚子链的组成各元件间的相对运动关系各元件间的相对运动关系有相对转动有相对转动销轴销轴套筒套筒滚子滚子套筒套筒内链板内链板套筒套筒无相对转动（过盈配合）无相对转动（过盈配合） 链的磨损主要发生在链的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上

5、销轴与套筒的接触面上销轴销轴外链板外链板外链板外链板内链板内链板间隙配合间隙配合套筒套筒外链板外链板内链板内链板滚子滚子销轴销轴2. 滚子链链板的形状滚子链链板的形状8字形字形按抗拉等强度设计按抗拉等强度设计3. 滚子链的接头形式滚子链的接头形式1）链节数为偶数时）链节数为偶数时开口销开口销大节距大节距弹簧卡片弹簧卡片小节距小节距2）链节数为奇数时）链节数为奇数时过度链节过度链节FF问题问题：为避免采用过渡链：为避免采用过渡链节，合理的链长应为链节节，合理的链长应为链节距长度的什么倍数距长度的什么倍数?4. 滚子链的基本参数滚子链的基本参数1）节距）节距 P 其值越大，各零件的尺寸相应增大，承

6、载能力越大；其值越大，各零件的尺寸相应增大，承载能力越大；P2）滚子直径）滚子直径 ddb13）内链节内宽）内链节内宽 b1节距节距 P 为主要参数为主要参数4. 滚子链的标记滚子链的标记08 A - 188 GB1243.183链号链号系列系列排数排数节数节数标准标准 编号编号 节距节距=链号链号25.4/16（mm）mm.P7121642508（二）齿形链（二）齿形链 无声链（齿形链）无声链（齿形链）结构：结构： 链板链板(带两个齿，交错并列铰接带两个齿，交错并列铰接) 、导板导板(防侧向窜动防侧向窜动)特点：特点： 优点：优点：传动平稳、无噪声，承受传动平稳、无噪声，承受 冲击性能好，工

7、作可靠冲击性能好，工作可靠 缺点：缺点：结构复杂，价格较高，且结构复杂，价格较高，且 制造较难制造较难 适宜场合：适宜场合： 高速传动或运动精度要求较高，高速传动或运动精度要求较高， 传动比大和中心距较小传动比大和中心距较小无声链（齿形链）无声链（齿形链）9-3 滚子链链轮的结构和材料滚子链链轮的结构和材料d1dredf（一）链轮的基本参数及主要尺寸（一）链轮的基本参数及主要尺寸齿面圆弧半径：齿面圆弧半径：r re e ri齿沟圆弧半径：齿沟圆弧半径： r ri i 齿沟角齿沟角： da链轮的节距：链轮的节距：p -p -弦长弦长 p分度圆直径：分度圆直径：链轮主要尺寸计算公式链轮主要尺寸计算

8、公式：Zpd 180sindf=d - -d1 齿顶圆直径：齿顶圆直径：()Zcotpda+18054.0齿根圆直径：齿根圆直径：360360 Z Z 1. 1. 端面齿形端面齿形 ：三圆弧一直线三圆弧一直线 d180180 Z Z r3r2（二）链轮齿形（二）链轮齿形aar1bdcrxbf1raptptra2.2.轴面齿形轴面齿形 ：圆弧圆弧+ +直线直线单排链轮单排链轮轴面齿形轴面齿形多排链轮多排链轮轴面齿形轴面齿形零件工作图：零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。碳素钢、铸铁、重要链轮

9、可用合金钢。 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。直线直线babaA型型hbf1bf2bf3实心式实心式-小直径小直径（三）链轮的结构（三）链轮的结构孔板式孔板式-中等直径中等直径( (三）链轮的结构三）链轮的结构实心式实心式-小直径小直径孔板式孔板式-中等直径中等直径( (三）链轮的结构三）链轮的结构实心式实心式-小直径小直径组合式组合式- - -大直径，大直径，齿圈可更换齿圈可更换。9-4 链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析（一）链传动的运动特性（一）链传动的运动特性如果链条能整周包绕到链轮上，将会形成一个正多边形，这个如果链条能整周包绕到链轮

10、上，将会形成一个正多边形，这个正多边形的边长为节距正多边形的边长为节距P，边数为链轮齿数边数为链轮齿数Z。1. 链的平均速度和传动比链的平均速度和传动比链轮转一周，随之转过的链长为链轮转一周，随之转过的链长为ZP，平均速度平均速度：1 160 1000z n P传动比为传动比为:1122nin21zz22/60 1000z n Pm sAdd12. 链的瞬时速度分析链的瞬时速度分析Vy11Vx1）主动轮）主动轮A 铰链点的速度分析铰链点的速度分析1A1cosx11siny的变化范围的变化范围: 2211 +21 +)z(11360 当当=0，链速最大，链速最大，maxmaxX当当,21 链速最

11、小，链速最小，min11R11R112dd11cosR11sinR11R1180coszV111cos0R21 0链速链速Vx作周期性变化作周期性变化B22）从动轮）从动轮B铰链点的速度分析铰链点的速度分析222 R联立：联立：1180z1180z+ 的变化范围：的变化范围：2180z2180z+ 的变化范围：的变化范围：由于由于、时时变化，瞬时时变化，瞬时传动比时传动比iS不为常数不为常数2cosx22cosR22siny22sinR11cosR22cosR1cosx11cosRvXvy212Si2cosR1cosR2cosx22cosR2180Z2180Zv2 cosRcosRiS1221

12、由上式可知，即使由上式可知，即使 1 为常数，由于为常数，由于， 时时变化，从动时时变化，从动轮角速度轮角速度 2 和瞬时传动比和瞬时传动比 is 也不等于常数，这就是链传动也不等于常数，这就是链传动的的运动不均匀性。运动不均匀性。也被称作链传动的也被称作链传动的多边性效应多边性效应多边形效应多边形效应1180z1180z+ 的变化范围：的变化范围：2180z2180z+ 的变化范围：的变化范围：B问题：问题：链传动的链传动的多边形效应多边形效应是如何产生的是如何产生的？是否可以避免是否可以避免？ P 链节距链节距链传动的链传动的多边形效应多边形效应是因链条围绕在链轮上是因链条围绕在链轮上形成

13、正多边形形成正多边形而引起的。这个多边形越明显，多边形效应越明显。而引起的。这个多边形越明显，多边形效应越明显。齿数齿数Z越少，链节距越少，链节距P越大，越大，多变形多变形效应越效应越明显明显P1R12sinPR111802sinRZ只有在只有在Z1 = Z2 ( R1 = R2 )，且传动的中心距恰为节距且传动的中心距恰为节距P的整数的整数倍时（倍时（和和才会时时相等）传动比才会时时相等）传动比才会在整个啮合过程中保持不变，即才会在整个啮合过程中保持不变，即恒等恒等1。（二）链传动的动载荷（二）链传动的动载荷1. 链条前进的加速度引起的动载荷链条前进的加速度引起的动载荷2. 从动链轮角加速度

14、引起的动载荷从动链轮角加速度引起的动载荷dtdRJFd222 J从动轮的转动惯量；从动轮的转动惯量；R2从动轮的分度圆半径从动轮的分度圆半径2从动轮的角速度；从动轮的角速度；当当V， P ， Z，cdmaF1m紧边链条的质量紧边链条的质量Ca链条前进的加速度链条前进的加速度当当,z1180 xCdadt11cosdRdt2max111180sinCaRZ 212P Fd21212coscosRRJRRMFdd22221（二）链传动的动载荷（二）链传动的动载荷1. 链条前进的加速度引起的动载荷链条前进的加速度引起的动载荷cdmaF1链节和链轮啮合瞬间的相对链节和链轮啮合瞬间的相对速度导致冲击动载

15、荷的产生速度导致冲击动载荷的产生2. 从动链轮角加速度引起的动载荷从动链轮角加速度引起的动载荷3. 链条沿垂直方向的分速度链条沿垂直方向的分速度Vy的变化引起的动载荷的变化引起的动载荷222ddJFRdt4. 链条和链轮啮合引起的冲击动载荷链条和链轮啮合引起的冲击动载荷yyydVFmamdt11siny11sinR22siny22sinRABABABABVAVAB2. 松边拉力松边拉力fCFFF+2 链速，（链速，（m/s）；）；P传递的功率，（传递的功率，（KW）；）；eF有效圆周力，（有效圆周力，（N）：）： PFe1000fF链条松边垂度引起的悬垂拉力：链条松边垂度引起的悬垂拉力：210

16、+ qa)sinK(Fff 9-5 链传动的受力分析链传动的受力分析F1F1F2F21. 紧边拉力紧边拉力fCeFFFF+1CF离心力引起的拉力（离心力引起的拉力（N）：）：2 qFC210qaKFff(P174)q单位长度链条的质量，（单位长度链条的质量，（kg/m）；）；9-6 链传动的设计计算链传动的设计计算（一）链传动的失效形式（一）链传动的失效形式1 .链的疲劳破坏链的疲劳破坏链板链板疲劳断裂疲劳断裂套筒、滚子表面套筒、滚子表面疲劳点蚀疲劳点蚀链条的链条的疲劳强度疲劳强度是决定链是决定链传动承载能力的主要因素传动承载能力的主要因素2 .链条铰链的磨损链条铰链的磨损3 .链条铰链的胶合

17、链条铰链的胶合4 .链条静力拉断链条静力拉断发生场所发生场所：高速重载：高速重载发生场所发生场所：低速（：低速（V0.6m/s），过载），过载销轴和套筒表面的胶合销轴和套筒表面的胶合销轴和套筒表面比压大，两者又有销轴和套筒表面比压大，两者又有相对滑动，因而引起磨损相对滑动，因而引起磨损内链板内链板套筒套筒销轴销轴滚子滚子外链板外链板 PFe1000（二）滚子链传动的额定功率（二）滚子链传动的额定功率1. 单排链的额定功率曲线单排链的额定功率曲线 123额定功率额定功率P0/kw小链轮转速小链轮转速n1/（r/min）曲线的得出：曲线的得出：实验实验实验的条件：实验的条件： 两链轮安装在水平平行

18、轴上；两链轮安装在水平平行轴上； 小链轮齿数小链轮齿数Z1=25； 无过渡链节无过渡链节的单排滚子链；的单排滚子链； 链长链长LP=120节；节； 传动减速比传动减速比i=3； 链条预期使用寿命链条预期使用寿命15000h； 工作温度在工作温度在 -5 +70之间；之间；两链轮共面，链条保持规定的张紧度；两链轮共面，链条保持规定的张紧度；平稳运转，无过载、冲击或频繁启动；平稳运转，无过载、冲击或频繁启动；清洁的环境，合适的润滑。清洁的环境，合适的润滑。3由销轴和套筒胶合限定由销轴和套筒胶合限定1由链板疲劳强度限定由链板疲劳强度限定2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定（二）

19、滚子链传动的额定功率（二）滚子链传动的额定功率1. 单排链的额定功率曲线单排链的额定功率曲线123额定功率额定功率P0/kw小链轮转速小链轮转速n1/（r/min）1由链板疲劳强度限定由链板疲劳强度限定2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定3由销轴和套筒胶合限定由销轴和套筒胶合限定曲线的得出：曲线的得出：实验实验实验的条件：实验的条件：共共7条条各曲线的适用范围：各曲线的适用范围：曲线曲线1润滑良好，中等润滑良好，中等 （一（一般）速度链传动。般）速度链传动。承载能承载能力取决链板的疲劳强度。力取决链板的疲劳强度。曲线曲线2较高速度链传动。较高速度链传动。承载能力承载能力取

20、决滚子、套筒冲击疲劳强度。取决滚子、套筒冲击疲劳强度。曲线曲线3高速链传动。高速链传动。承载能承载能力由销轴和套筒力由销轴和套筒胶合胶合限定。限定。（二）滚子链传动的额定功率（二）滚子链传动的额定功率1. 单排练的额定功率曲线单排练的额定功率曲线曲线的得出：曲线的得出：实验实验实验的条件：实验的条件：共共7条条各曲线的适用范围：各曲线的适用范围：曲线曲线1润滑良好，中等润滑良好，中等 速度速度曲线曲线2较高速度链传动较高速度链传动曲线曲线3高速链传动高速链传动讨论：讨论：在一般转速范围内，随着在一般转速范围内，随着转速增高，单根带承载能力转速增高，单根带承载能力过了过了A点后，随着点后，随着n

21、1，P0123额定功率额定功率P0/kw小链轮转速小链轮转速n1/（r/min）1由链板疲劳强度限定由链板疲劳强度限定2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定3由销轴和套筒胶合限定由销轴和套筒胶合限定AB过了过了B点后，随着点后，随着n1，P0下降的速度显著加快下降的速度显著加快123额定功率额定功率P0/kw小链轮转速小链轮转速n1/（r/min）1由链板疲劳强度限定由链板疲劳强度限定2由滚子、套筒冲击疲劳强度限定由滚子、套筒冲击疲劳强度限定3由销轴和套筒胶合限定由销轴和套筒胶合限定AB曲线曲线1的函数表达式的函数表达式P.).P(nZ.P00280390108110425

22、0030曲线曲线2的函数表达式的函数表达式511805110950.nPZP 曲线曲线3的函数表达式的函数表达式4450425873142559132310278195758210001/FZ./P.Plg.maxe).().().(.)n(+001000.10.10.0.0.0.1000010010100000额定功率额定功率Pcamin)/r(n140A36A32A28A24A20A16A12A10A08A问题：链号的选取问题：链号的选取 依据什么参数？依据什么参数？ 20 25.416p31.75mm8 25.416P12.7mm人工定期润滑；人工定期润滑；滴油润滑；滴油润滑；油浴或飞溅

23、润滑油浴或飞溅润滑压力喷油润滑压力喷油润滑传动不可靠！传动不可靠！当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低值降低。链速链速 v m/s1.51.5 7润滑不良润滑不良 大于大于7而又润滑不良而又润滑不良P0降低为降低为0P润滑不良润滑不良 无润滑无润滑)6 . 03 . 0(P0150.P0) 3 . 015. 0(P0问题：问题：依据什么参数依据什么参数选择链传动的润滑？选择链传动的润滑？（三）滚子链传动的参数选择（三）滚子链传动的参数选择设计的原始数据：设计的原始数据： P1 、 n1 、 n2 （i） 、原动机种类、载荷性质、用途等、

24、原动机种类、载荷性质、用途等设计步骤设计步骤1. 选择链轮齿数选择链轮齿数Z1 、 Z2或传动比或传动比Z1不能过小，否则不能过小，否则 多边形效应加剧，动载荷增大多边形效应加剧，动载荷增大分度圆相等分度圆相等,边数不等边数不等2 2 +越大，节距越大，节距 P 越大，越大，瞬时传动比瞬时传动比iS变化越大变化越大 cosRcosRiS1221 铰链的磨损加大铰链的磨损加大 链传动的圆周力增大链传动的圆周力增大,加速损坏加速损坏2 +2 PPoVAB分度圆确定的情况下，分度圆确定的情况下，Z，P（AB），相对转动速度，相对转动速度VAB越大，铰链磨损越剧烈。越大，铰链磨损越剧烈。冲击载荷越大。

25、冲击载荷越大。1 160 1000z n PeF有效圆周力，（有效圆周力，（N）：）： PFe1000紧边拉力紧边拉力fCeFFFF+1 链传动的圆周力增大链传动的圆周力增大,加速损坏加速损坏 铰链的磨损加大铰链的磨损加大ABVA22/60 1000z n Pm s紧边拉力过大使链条拉断的可能性增大紧边拉力过大使链条拉断的可能性增大BA Z1大，大，Z2将更大，磨损将更大，磨损后，易发生跳齿和脱链。后，易发生跳齿和脱链。 Z1不能过大，否则在平均传动比不能过大，否则在平均传动比 i 一定的情况下：一定的情况下：1221nZinZ21ZiZd+d/2P/2d/2Z180d/22d(P+P)/2(

26、d+d)/2P+PPd/22dd+2d()/2sinPP+()/2sin180 /PPZ+/2sinP/2sin180 /PZ2dd+()/2sin(180 /)PPZ+/ 2sin(180 /)PZ2d/2sin(180 /)PZ)Z/sin(Pd180 (d+d)/2为使磨损均匀，大、小为使磨损均匀，大、小链轮的齿数链轮的齿数Z1、 Z2最最好取作好取作互为质数互为质数的奇数的奇数公式分析公式分析:)Z/sin(Pd180 )Z/sin(dP180 BAP+PPd/2(d+d)/2具有相同磨损程度的链条，即在节距增量具有相同磨损程度的链条，即在节距增量P相同的条件相同的条件下，链轮齿数下，

27、链轮齿数Z越多，链轮节圆直径增量越多，链轮节圆直径增量d 越大，越容易越大，越容易发生跳齿和脱链。发生跳齿和脱链。d/2问题：问题：脱链通常发生在哪个链轮上？脱链通常发生在哪个链轮上？通常限制链轮的最大齿数：通常限制链轮的最大齿数：Z150maxZ一般不大于一般不大于114个。个。连轮齿数的选取参考教材连轮齿数的选取参考教材P 1772. 确定计算功率确定计算功率名义功率名义功率 P计算功率计算功率 PKPAcaAK工作情况系数工作情况系数 P178表表9-63. 链的节距链的节距链节距链节距P，承载能力强，承载能力强链节距链节距P，多边形效应明显，多边形效应明显节距节距P 的大小要适中的大小

28、要适中（具体选择请参考教材（具体选择请参考教材P178有关内容）有关内容）4. 链传动的中心距和链节数链传动的中心距和链节数为避免使用过度链节，连接数应为偶数节；为避免使用过度链节，连接数应为偶数节；链排数的选取请参考教材链排数的选取请参考教材P177。中心距过小的不利影响：中心距过小的不利影响：1）单位时间内，链条绕转次数增多，链条屈伸次数和应力单位时间内，链条绕转次数增多，链条屈伸次数和应力 循环次数增多，加剧了链的磨损和疲劳循环次数增多，加剧了链的磨损和疲劳2）链条在小链轮上的包角减小，在包角范围内每个链齿的链条在小链轮上的包角减小，在包角范围内每个链齿的 受力受力 增大，磨损加剧，易发

29、生跳齿和脱链增大，磨损加剧，易发生跳齿和脱链中心距过大的不利影响：中心距过大的不利影响：导致从动边垂度过大，传动时造成松边颤动。导致从动边垂度过大，传动时造成松边颤动。中心距初值中心距初值 的范围：的范围：（3050）P0a中心距最大初值中心距最大初值 maxa0一般情况：一般情况：Pamax800有张紧装置或托板时：有张紧装置或托板时：Pamax800中心距不可调时：中心距不可调时：Pamax300中心距中心距的具体计算请参考的具体计算请参考P179有关内容有关内容5. 小链轮毂孔最大直径小链轮毂孔最大直径dKdK尺寸请参考尺寸请参考P167 表表9-3，P168 表表9-46. 压轴力压轴力eFpPFKF eF链传递的有效圆周力链传递的有效圆周力FpK压轴力系数压轴力系数FPK=1.05垂直传动垂直传动当传递的有效圆周力相同时，链传动与当传递的有效圆周力相同时，链传动与带传动相比，哪种传动的压轴力更大？带传动相比，哪种传动的压轴力更大？=1.15 水平传动水平传动（四）滚子链传动的设计计算（四）滚子链传动的设计计算1.已知条件和设计内容已知条件和设计内容1）链传动的工作条件；链传动的工作条件；2）传动位置与总体尺寸限制；传动位置与总体尺寸限制；3）所需传动的功率；所需传动的功率；4）主动链轮